Открыть главное меню

Биоминерализация

Биоминерализация — совокупность биохимических процессов, в ходе которых происходит образование неорганических твердых веществ в живых организмах[1][2]. В процессе биоминерализации организмы формируют свои твердые части тела (кости, зубы, раковины, панцири, скорлупу и т. д.)[1].

Продуктами биоминерализации являются гибридные «органические/неорганические» вещества, отличающиеся сложной формой, иерархической организацией и необычными свойствами. Подобные структуры не известны в обычной неорганической химии.

Образование неорганических соединений в органической материи происходит двумя основными путями. При первом («биологически-стимулированная» минерализация) минеральная фаза происходит в окружающей среде из насыщенного раствора, который содержит необходимые ионы, при «вмешательстве» живого организма для образования и местоположения минерального осадка. При втором пути («биологически контролируемая» минерализация) минеральная фаза происходит под прямым и постоянным «контролем» организма так, что минеральный осадок получает характерные уникальные кристаллические свойства, обычно не развивающиеся при процессах осаждения из насыщенных растворов ионов. В данном случае форма, размер, положение и ориентация кристаллов могут контролироваться участвующими в этом процессе клетками организма. Практически все биоминеральные структуры развиваются на заранее сформированных матрицах, состоящих из продуктов выделения эпителиальных тканей[3][4].

Неорганическая часть «материалов», которые формируются в процессе биоминерализации представляет собой карбонат кальция, сульфат кальция , сульфат бария, аморфные поликремниевые кислоты с участием фосфолипидов, полисахаридов или пептидов[5]. Одноклеточные организмы способны образовывать кристаллы и композиты белков и аморфных неорганических полимеров в качестве сложных структурных частей своих организмов. Кальций-содержащие минералы составляют примерно 50 % из числа всех известных биоминералов, так как сам кальций выполняет множество фундаментальных функций в клеточном метаболизме[6].

В последнее время научный интерес к процессу биоминерализации обусловлен с перспективами получения материалов с необходимыми некоторыми свойствами, путём использования природных принципов.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. 1 2 Terminology for biorelated polymers and applications (IUPAC Recommendations 2012) (англ.) // Pure and Applied Chemistry : journal. — 2012. — Vol. 84, no. 2. — P. 377—410. — DOI:10.1351/PAC-REC-10-12-04.
  2. Veis A. Mineralization in Organic Matrix Frameworks // Rev. in Miner. Geochim. Biomineralization. 2003. V. 54. P. 249—283.
  3. Баринов С. М., Комлев В. С. Биокерамика на основе фосфатов кальция. М.: Наука, 2005. 202 с.
  4. Biomineralization // Rev. in Miner. & Geochem. / Dove P.M., De Yoreo J., Weiner S. (eds.). 2003. V. 54. 381 p.
  5. Biomineralization of unicellular organisms: An unusual membrane biochemistry for the production of inorganic nano- and microstructures. Bauerlein Edmund. (Abteilung Membranbiochemie, Max-Planck-Institut fur Biochemie Am Klopferspitz 18 A, 82152 Martinsried Germany) Angew. Chem. Int. Ed.. 2003. 42, № 6, с. 614–641
  6. Carbonates: mineralogy and chemistry // Rev. in Miner. & Geochem. / Reeder R.J. (ed.). 1983. V. 11. 394 p.